MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮVIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼVÀ ĐỒTHỊ
MỞ ĐẦU . 1
1. Tính cấp thiết của đềtài. 1
2. Mục tiêu của đềtài. 3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 3
4. Phương pháp nghiên cứu. 4
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đềtài. 5
CHƯƠNG 1 . 6
TỔNG QUAN VỀMÔ HÌNH TOÁN THỦY VĂN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU
QUẢN LÝ SỬDỤNG TÀI NGUYÊN NƯỚC. 6
1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước. 6
1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước. 7
1.3 Những công trình nghiên cứu tiêu biểu liên quan đến nội dung của đềtài. 9
1.4 Đánh giá nhận xét. 11
CHƯƠNG 2 . 12
GIỚI THIỆU VÙNG NGHIÊN CỨU. 12
2.1 Vịtrí địa lý. 12
2.2 Đặc điểm địa hình. 13
2.3 Đặc điểm địa chất thủy văn. 13
2.4 Đặc điểm vềthảm thực vật. 14
2.5 Đặc điểm sông ngòi. 14
2.6 Đặc điểm các hồchứa. 14
2.7 Đặc điểm khí hậu. 16
2.7.1 Nhiệt độkhông khí. 16
2.7.2 Độ ẩm. 16
2.7.3 Sốgiờnắng. 16
2.7.4 Gió. 17
2.7.5 Bốc hơi. 17
2.7.6 Mưa. 18
2.8 Chất lượng nước. 19
2.9 Nhu cầu sửdụng nước tại các bậc thang trên sông Bé. 20
CHƯƠNG 3 . 21
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NAM ĐỂ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU
VỰC SÔNG BÉ. 21
3.1 Giới thiệu mô hình NAM. 21
3.1.1 Khái quát vềmô hình NAM. 21
3.1.2 Cấu trúc mô hình. 22
3.1.3 Hiệu chỉnh các thông sốcủa mô hình. 26
3.1.4 Những điều kiện ban đầu. 27
3.1.5 Đánh giá kết quảmô phỏng. 27
3.2 Mô hình hóa cho lưu vực nghiên cứu. 28
3.2.1 Sơ đồhóa mạng lưới tính của lưu vực sông Bé. 28
3.2.2 Tài liệu đầu vào cho mô hình. 31
3.2.3 Hiệu chỉnh và xác định bộthông sốmô hình. 34
3.2.4 Kết quảmô phỏng dòng chảy. 39
3.3 Phân tích và đánh giá kết quảtính toán. 41
3.3.1 Tính toán đặc trưng dòng chảy. 41
3.3.2 Dòng chảy năm. 45
3.3.3 Dòng chảy theo mùa. 48
3.3.4 Tính toán dòng chảy năm, mùa thiết kế. 52
CHƯƠNG 4 . 55
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE BASIN PHỤC VỤQUẢN LÝ HIỆU QUẢTÀI
NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG BÉ. 55
4.1 Giới thiệu vềmô hình cân bằng nước -MIKE BASIN. 55
4.1.1 Khái niệm. 55
4.1.2 Cấu trúc mô hình. 55
4.2 Mô hình hóa cho lưu vực nghiên cứu. 57
4.2.1 Sơ đồhóa mạng tính toán. 57
4.2.2 Tài liệu đầu vào. 59
4.2.3 Hiệu chỉnh mô hình. 59
4.1.3.1 Thời gian và thủtục hiệu chỉnh mô hình. 59
4.1.3.2 Kết quảhiệu chỉnh. 60
4.3 Tính toán cân bằng nước trên lưu vực theo các phương án. 61
4.3.1 Phương án hiện trạng. 61
4.3.2 Phương án năm 2020. 61
4.4 Đánh giá kết quảtính toán cân bằng nước. 63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 68
75 trang |
Chia sẻ: netpro | Lượt xem: 2988 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
dụng mô hình NAM để xây dựng mô hình mưa - dòng chảy cho toàn bộ
vùng nghiên cứu nhằm mục đích cung cấp lượng dòng chảy cơ bản theo bước thời
gian ngày nhằm phục vụ cho việc tính toán cân bằng nước trong mô hình MIKE
BASIN. Lưu vực sông Bé được sơ đồ hóa thành 06 tiểu lưu vực được xác định ranh
giới bằng công cụ "Phân định lưu vực" (Catchment Delineation) trên cơ sở dữ liệu
cao độ số (DEM 90 × 90 m) và các bậc thang thủy văn đã có và dự kiến xây dựng
trong tương lai; thêm vào đó để đánh giá tổng thể tài nguyên nước mưa toàn bộ lưu
vực sông Bé các tiểu lưu vực phía hạ lưu được xem xét tính toán thêm: trạm thủy
văn Phước Hòa và cửa sông Bé. Việc phân định tiểu lưu vực dựa trên DEM giúp
xác định chính xác tiểu lưu vực và diện tích của nó. Sơ đồ hóa các bậc thủy văn, hệ
thống sông suối chính và các tiểu lưu vực thuộc lưu vực sông Bé được thể hiện lần
lượt ở các Hình 3.2, Hình 3.3, Hình 3.4 và Hình 3.5. Diện tích các tiểu lưu vực
trong vùng nghiên cứu này được thống kê trong Bảng 3.2.
(3-7)
(3-8)
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
29
Hình 3. 2 Sơ đồ các bậc thang thủy văn trên lưu vực sông Bé
Hình 3. 3 Sơ đồ hóa một số sông, suối và hồ chính lưu vực sông Bé
Suối Đak Huyot
Suối Đak Glun Suối Đak R’Lap
Suối Nước trong
SÔNG ĐỒNG NAII
Trạm Thủy văn Phước Hòa
Hồ Cần Đơn
Hồ Srok Phu Miêng
Hồ Phước Hòa
Hồ Thác Mơ
Sông Bé
Trạm thủy văn Phước Long
Cửa sông Bé
Thác mơ
Cần Đơn
Srok
Phu miêng
Phước Hoà
Hiện có
Đang xây dựng Cửa sông Bé
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
30
Hình 3. 4 Sơ đồ hóa các tiểu lưu vực trên lưu vực sông Bé
Hình 3. 5 Sơ đồ các tiểu lưu vực trên sông Bé thể hiện trong MIKE BASIN
Tiểu lưu vực Cần Đơn
Flv = 3.225km2
Tiểu lưu vực Srok Phu Miêng
Flv = 3.822 km2
Tiểu lưu vực Phước Hòa
Flv = 5.193 km2
Tiểu Lưu vực Thác Mơ
Flv = 2.215 km2
Tiểu lưu vực Hạ Phước Hòa
Flv = 5.756 km2Tiểu lưu vực Hạ sông Bé
Flv = 7.650 km2
Sông Bé
Ghi chú: Flv - Diện tích lưu vực đã bao
gồm diện tích lưu vực phía trên nó
Số hiệu Tên tiểu lưu vực
23 Thác Mơ
53 Cần Đơn
54 Srok Phu Miêng
52 Phước Hòa
51 Hạ Phước Hòa
38 Hạ sông Bé
23
38
52
53
54
51
§
ak
R
L
ap
R
¹c
h
R¹
t
Su
èi R
¸t
S«
ng
B
Ð
R
¹c
h
B
Ð
Da
M
eh
m
§ak
Hu«
t
s.
M
·
§
a
§a
k G
lu
n
§ak Huýt
§
ak
R
m
e
S
uèi G
iai
Suèi C
am
Suèi Nghiªn
S
.T
μ
N
iª
n
S«ng Br« S
inh
D
ak
T
an
g
Suèi Das
Sg
.M
· §
μ
D To
ng
S
. T
u m
B
un g
Da Priaum
S
«n
g
B
Ð
§
a k
R
L
a p
§a
k H
u«
t
S
« n
g
B
Ð
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
31
Bảng 3. 2 Diện tích của các tiểu lưu vực thuộc lưu vực sông Bé
STT Tên tiểu lưu vực Diện tích (km2)
1 Thác Mơ 2.215
2 Cần Đơn 1.010
3 Srok Phu Miêng 597
4 Phước Hòa 1.371
5 Hạ Phước Hòa 572
6 Hạ sông Bé 1.885
Tổng diện tích lưu vực sông Bé 7.650
3.2.2 Tài liệu đầu vào cho mô hình
Tài liệu đầu vào cơ bản của mô hình bao gồm mưa, bốc hơi và tài liệu lưu lượng
thực đo để hiệu chỉnh mô hình bao gồm:
a. Tài liệu mưa
Trong khu vực nghiên cứu và vùng lân cận có 8 trạm mưa gồm trạm Phước Long,
Đồng Phú và Phước Hòa; và vùng lân cận gồm Đắc Nông, Bình Long, Lộc Ninh,
Trị An và Tà Lài, trung bình 900 km2/trạm. Các trạm mưa sau khi được kéo dài đã
tạo thành bộ số liệu mưa đồng bộ có thời đoạn từ 1981 đến 2007 (27 năm) [7].
Để phân vùng ảnh hưởng của các trạm mưa, có ba phương pháp thường được sử
dụng tính toán lượng mưa trung bình trên một vùng là: phương pháp trung bình số
học, phương pháp đa giác Thiessen, và phương pháp đường đẳng mưa. Mỗi một
phương pháp đều có những ưu điểm riêng tùy thuộc vào vị trí phân bố của các trạm
đo mưa, điều kiện tự nhiên, điều kiện về địa hình của lưu vực tính toán,….Theo các
tài liệu đã nghiên cứu, đối với lưu vực sông Bé lượng mưa biến đổi không nhiều và
không ảnh hưởng nhiều về điều kiện địa hình, do vậy lượng mưa trung bình trên lưu
vực được xác định bằng phương pháp đa giác Thiessen[7],[26]. Kết quả tự động hóa
trọng số Thiessen trong chương trình MIKE BASIN được thể hiện trong Hình 3.6
và Bảng 3.3.
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
32
#
# #
#
#
#
#
#
23
38
52
53
54
51
Tri An
Ta Lai
Loc Ninh
Dong Phu
Dak Nong
Phuoc Hoa
Binh Long
Phuoc Long
Hình 3. 6 Đa giác Thiessen được xác định bằng phần mềm MIKE BASIN
Bảng 3. 3 Trọng số Thiessen tính mưa trung bình các tiểu lưu vực
Tiểu lưu vực
Đắc
Nông
Tà Lài Trị An
Đồng
Phú
Phước
Long
Lộc
Ninh
Bình
Long
Phước
Hòa
Thác Mơ 0.321 0.024 0.655
Cần Đơn 0.191 0.809
Srok Phu Miêng 0.490 0.510
Phước Hòa 0.408 0.281 0.049 0.256 0.006
Hạ Phước Hòa 0.109 0.114 0.777
Hạ sông Bé 0.031 0.168 0.498 0.303
b. Tài liệu bốc hơi
Thông thường tài liệu bốc hơi được đo đạc trực tiếp bằng chậu Pan hay bằng ống
piche. Tuy nhiên, theo một số tài liệu nghiên cứu cho thấy trên thực tế tài liệu bốc
hơi ống piche thường có nhiều sai số khó giải thích, và bốc hơi chậu không được
coi là chính xác. Mặt khác, để ứng dụng được trong mô hình thủy văn phương pháp
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
33
Penman–Monteith tính toán trực tiếp lượng bốc thoát hơi tiềm năng theo dữ liệu
thảm thực vật đang được ứng dụng rộng rãi [8][26].
Theo tác giả Vũ Văn Nghị[8], dựa vào các đặc trưng khí tượng như độ ẩm tương đối,
số giờ nắng, tốc độ gió và nhiệt độ trung bình tháng của các trạm khí tượng trong
vùng hoặc lân cận lượng bốc thoát hơi nước tiềm năng được xác định trực tiếp theo
mô hình Penman-Monteith cho tất cả các loại thảm trong vùng nghiên cứu, sau đó
dựa vào tỉ lệ từng loại thảm phủ, lượng bốc thoát hơi tiềm năng trung bình trên các
tiểu lưu vực được xác định và định dạng làm đầu vào cho mô hình mưa - dòng chảy
NAM. Bảng 3.4 dưới đây thể hiện tỉ lệ thảm phủ theo phân loại của UMD 1km
Global Land Cover cho các tiểu lưu vực trong toàn bộ lưu vực sông Bé[7].
Bảng 3. 4 Tỉ lệ các loại thảm phủ trong các tiểu lưu vực của vùng nghiên cứu
Loại thảm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Thác Mơ 0.0% 5.7% 5.1% 2.3% 3.3% 22.2% 43.8% 5.7% 3.9% 4.0% 4.2%
Cần Đơn 0.0% 2.7% 1.7% 3.7% 3.2% 39.8% 42.1% 4.5% 1.6% 0.2% 0.4%
Srok Phu Miêng 0.0% 0.0% 0.1% 0.2% 0.8% 25.7% 25.2% 16.7% 10.6% 13.1% 7.5%
Phước Hòa 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 4.0% 27.0% 13.3% 10.2% 20.0% 25.5%
Hạ Phước Hòa 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.4% 5.7% 5.0% 2.5% 44.0% 42.3%
Hạ sông Bé 0.0% 1.2% 2.3% 3.3% 4.5% 24.7% 26.7% 4.8% 3.2% 12.3% 17.1%
Ghi chú: Trong bảng trên (theo hàng) phân loại thảm thực vật trong vùng nghiên
cứu kí hiệu như sau: 1 - Rừng lá kim thường xanh, 2 - Rừng lá rộng thường xanh, 3
- Rừng lá kim rụng lá theo mùa, 4 - Cây lá rộng rụng lá theo mùa, 5 - Rừng hỗn
tạp, 6 - Cây lấy gỗ, 7 - Cỏ thân gỗ, 8 - Bụi kín, 9 - Bụi hở, 10 - Đồng cỏ, 11 - Hoa
màu.
Giá trị lượng bốc thoát hơi tiềm năng hàng tháng từ năm 1981 - 2007 của các
tiểu lưu vực trong vùng nghiên cứu đã được tính toán và biên tập theo định dạng
theo cấu trúc của mô hình NAM làm dữ liệu đầu vào cho mô hình.
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
34
c. Tài liệu lưu lượng
Tài liệu lưu lượng thực đo được sử dụng cho hiệu chỉnh mô hình gồm 2 trạm: Trạm
thủy văn Phước Long và trạm thủy văn Phước Hòa.
• Tài liệu lưu lượng ngày thực đo tại trạm thủy văn Phước Long trên sông Bé
khống chế diện tích 2.215 km2 (cửa ra tiểu lưu vực Thác Mơ) từ năm 1981 -
1993 (13 năm) được sử dụng để hiệu chỉnh mô hình và xác định bộ thông số
mô hình cho tiểu lưu vực Thác Mơ. Hơn nữa, bộ thông số mô hình này được
sử dụng làm bộ thông số đầu vào cho các tiểu lưu vực còn lại.
• Tài liệu lưu lượng ngày thực đo tại trạm thủy văn Phước Hòa trên sông Bé
khống chế diện tích 5.765 km2 trong giai đoạn từ năm 1981 - 1993 (13 năm)
được sử dụng để hiệu chỉnh mô hình cho các tiểu lưu vực còn lại của vùng
nghiên cứu.
3.2.3 Hiệu chỉnh và xác định bộ thông số mô hình
Với mục đích xác định bộ thông số mô hình cho việc mô phỏng dòng chảy cho toàn
bộ lưu vực sông Bé, mô hình mưa dòng chảy NAM được hiệu chỉnh theo không
gian và thời gian. Phương pháp hiệu chỉnh mô hình được thực hiện đồng thời bằng
kỹ thuật tự động tối ưu và phương pháp thử sai (tính thử và kiểm tra sai số mô
phỏng nhiều lần). Tài liệu lưu lượng thực đo để hiệu chỉnh mô hình cho lưu vực
sông Bé đủ dài (13 năm), do đó thời kỳ hiệu chỉnh mô hình bao gồm cả những năm
nhiều nước, năm bình quân và năm ít nước, vì thế kết quả hiệu chỉnh mô hình cho
kết quả tốt, đáng tin cậy và mang tính khách quan.
Các bước hiệu chỉnh và xác định thông số mô hình được thực hiện như sau:
- Bước 1: Sử dụng tài liệu lưu lượng ngày thực đo tại trạm thủy văn Phước
Long hiệu chỉnh mô hình cho tiểu lưu vực Thác Mơ (từ Thác Mơ trở lên) với dòng
chảy tự nhiên trước khi nhà máy thủy điện Thác Mơ đi vào hoạt động vào năm
1994. Hiệu chỉnh cho đến khi đường quá trình lưu lượng mô phỏng và thực đo tại
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
35
Thác Mơ trong thời kỳ 1981 - 1993 khớp nhau với 2 chỉ tiêu đánh giá là hệ số hiệu
quả mô hình R2 dần tới 1.0 và sai số cân bằng tổng lượng (BIAS%) dần tới 0. Biểu
đồ đường quá trình lưu lượng và quá trình tích lũy ngày thực đo và mô phỏng tại
Thác Mơ (1981-1993) được trình bày trong Hình 3.7, Hình 3.8. Bộ thông số mô
hình NAM từ hiệu chỉnh mô hình cho lưu vực Thác Mơ được tổng hợp trong Bảng
3.5 và tiêu chuẩn đánh giá kết quả được trình bày trong Bảng 3.6.
Hình 3. 7 Quá trình lưu lượng ngày thực đo và mô phỏng tại Thác Mơ từ 1981 - 1993
Hình 3. 8 Quá trình lũy tích dòng chảy thực đo và mô phỏng tại Thác Mơ từ 1981 - 1993
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
36
Bảng 3. 5 Bộ thông số mô hình NAM từ hiệu chỉnh mô hình cho lưu vực Thác Mơ
TT Thông số chính của mô hình Giá trị
1 Lớp nước cực đại trong tầng trữ mặt , Umax [mm] 14.5
2 Lớp nước cực đại trong tầng rễ cây, Lmax [mm] 153
3 Hệ số dòng chảy mặt, CQOF [] 0.505
4 Hằng số thời gian của dòng sát mặt, CKIF [giờ] 202.5
5 Hằng số thời gian cho diễn toán dòng sát mặt và dòng chảy mặt, CK12 49.8
6 Giá trị ngưỡng tầng rễ cây sản sinh dòng chảy mặt, TOF [] 0.978
7 Giá trị ngưỡng tầng rễ cây sản sinh dòng chảy sát mặt, TIF [] 0.971
8 Giá trị ngưỡng tầng rễ cây sản sinh dòng thấm xuống tầng nước ngầm, 0.00687
9 Hằng số thời gian dòng chảy ngầm, CKBF [giờ] 1182
Bảng 3. 6 Tiêu chuẩn đánh giá kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM lưu vực Thác Mơ
Tiêu chuẩn đánh giá Giá Trị
Sai số tổng lượng, BIAS % 0.0
Hệ số hiệu quả Nash-Sutcliffe, R2 0.848
- Bước 2:
Sử dụng bộ thông số mô hình ở bước 1 cho tất cả các lưu vực còn lại và thực
hiện mô phỏng. Kết quả mô phỏng được hiệu chỉnh theo phương pháp thử sai và sử
dụng tài liệu lưu lượng ngày thực đo tại trạm thủy văn Phước Hòa trên sông Bé để
đánh giá kết quả mô phỏng. Hiệu chỉnh cho đến khi đường quá trình lưu lượng mô
phỏng và thực đo tại Phước Hòa trong thời kỳ 1981 - 1993 khớp nhau với 2 chỉ tiêu
đánh giá là hệ số hiệu quả mô hình R2 dần tới 1.0 và sai số cân bằng tổng lượng
(BIAS%) dần tới 0.
Bộ tham số hiệu chỉnh mô hình NAM được tổng hợp trong Bảng 3.7 cho tất
cả các tiểu lưu vực trong vùng nghiên cứu sông Bé. Kết quả hoàn nguyên hiệu
chỉnh mô hình được trình bày trong Bảng 3.8 tại trạm Phước Hòa với hai chỉ tiêu
đánh giá là sai số cân bằng tổng lượng nước (BIAS) và tiêu chuẩn thống kê hiệu quả
mô hình R2. Biểu đồ dòng chảy bình quân ngày mô phỏng và thực đo trình bày
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
37
trong Hình 3.9 minh họa cho hệ số hiệu quả mô hình đạt được. Biểu đồ lũy tích
dòng chảy trong thời kỳ hiệu chỉnh trình bày trong Hình 3.10 biểu thị cho sai số cân
bằng tổng lượng.
Hình 3. 9 Quá trình lưu lượng ngày thực đo và mô phỏng tại Phước Hòa
từ 1981 - 1993
Hình 3. 10 Quá trình lũy tích dòng chảy thực đo và mô phỏng tại Phước Hòa
từ 1981 - 1993
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
38
Bảng 3. 7 Bộ thông số mô hình NAM từ hiệu chỉnh mô hình cho vùng nghiên cứu
Thông số
Umax
[mm]
Lmax
[mm]
CQOF
CKIF
[giờ]
CK12
[giờ]
TOF TIF TG
CKBF
[giờ]
Cần Đơn 27 285 0.505 202.5 49.8 0.978 0.971 0.0069 1182
Srok Phu
Miêng
27 285 0.505 202.5 49.8 0.978 0.971 0.0069 1105
Phước Hòa 27 285 0.505 202.5 49.8 0.978 0.971 0.0069 1000
Hạ Phước
Hòa
27 285 0.505 202.5 49.8 0.978 0.971 0.0069 1000
Hạ sông Bé 14.5 153 0.505 202.5 49.8 0.978 0.971 0.0069 1000
Ghi chú: Umax [mm] - Lớp nước cực đại trong tầng trữ mặt, Lmax [mm] - Lớp
nước cực đại trong tầng rễ cây, CQOF [] - Hệ số dòng chảy mặt, CKIF [giờ] - Hệ
số dòng chảy mặt, CKIF [giờ] - Hằng số thời gian của dòng sát mặt, CK12 [giờ] -
Hằng số thời gian cho diễn toán dòng sát mặt và dòng chảy mặt, TOF [] - Giá trị
ngưỡng tầng rễ cây sản sinh dòng chảy mặt, TIF [] - Giá trị ngưỡng tầng rễ cây sản
sinh dòng chảy sát mặt, TG [] - Giá trị ngưỡng tầng rễ cây sản sinh dòng thấm
xuống tầng nước ngầm, CKBF [giờ] - Hằng số thời gian dòng chảy ngầm.
Bảng 3. 8 Tiêu chuẩn đánh giá kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM tại Phước Hòa
Tiêu chuẩn đánh giá Giá trị
Sai số tổng lượng, BIAS % -1.5
Hệ số hiệu quả Nash-Sutcliffe, R2 0.862
Từ kết quả ở Bảng 3.7 và Bảng 3.8 cho thấy NAM thể hiện tốt sự phù hợp và
thoả mãn các điều kiện mô phỏng quá trình dòng chảy lưu vực nghiên cứu với hệ số
hiệu quả mô hình R2 đạt tới 85 - 86%, đặc biệt sai số cân bằng tổng lượng BIAS
bằng không.
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
39
3.2.4 Kết quả mô phỏng dòng chảy
Với kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM, dựa vào tài liệu đầu vào như mưa,
bốc hơi và bộ thông số mô hình đã hiệu chỉnh, dòng chảy các bậc thang thủy điện
cũng như tất cả các tiểu lưu vực trong lưu vực sông Bé được mô phỏng trong thời
kỳ từ 1981 đến 2007 (27 năm). Các biểu đồ dưới đây thể hiện kết quả mô phỏng
quá trình dòng chảy ngày cho các bậc thang Thác Mơ, Cần Đơn, Srok Phu Miêng,
hồ thủy điện Phước Hòa, trạm thủy văn Phước Hòa và cửa sông Bé. Lưu lượng
dòng chảy trung bình tháng các tiểu lưu vực của lưu vực Sông Bé được trình bày
chi tiết ở phụ lục 1.
Hình 3. 11 Quá trình lưu lượng ngày mô phỏng cửa ra Thác Mơ từ 1981 - 2007
Hình 3. 12 Quá trình lưu lượng ngày mô phỏng tại cửa ra Cần Đơn từ 1981 - 2007
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
40
Hình 3. 13 Quá trình lưu lượng ngày mô phỏng tại cửa ra Srok Phu Miêng từ 1981 - 2007
Hình 3. 14 Quá trình lưu lượng ngày mô phỏng tại cửa ra hồ TĐ Phước Hòa
từ 1981 - 2007
Hình 3. 15 Quá trình lưu lượng ngày mô phỏng cửa ra trạm TV Phước Hòa từ 1981 - 2007
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
41
Hình 3. 16 Quá trình lưu lượng ngày mô phỏng tại cửa ra sông Bé từ 1981 - 2007
3.3 Phân tích và đánh giá kết quả tính toán
Từ kết quả tính toán mô phỏng dòng chảy ngày bằng mô hình mưa dòng chảy NAM
trong thời kỳ từ 1981 - 2007, dòng chảy tháng, năm và mùa hàng năm và trung bình
nhiều năm cho từng lưu vực Thác Mơ, Cần Đơn, Srok Phu Miêng, Phước Hòa, và
trạm thủy văn Phước Hòa cũng như cửa ra lưu vực sông Bé được xác định.
3.3.1 Tính toán đặc trưng dòng chảy
Từ Bảng 3.9 đến Bảng 3.13 dưới đây thể hiện giá trị các đại lượng biểu thị dòng
chảy tháng, năm và mùa trung bình nhiều năm bao gồm: lưu lượng dòng chảy bình
quân, tổng lượng dòng chảy, mô đun dòng chảy, lớp dòng chảy và hệ số dòng chảy.
Hình 3.17 biểu thị phân phối dòng chảy năm theo lưu lượng bình quân tháng nhiều
năm tại cửa ra các bậc thang trên sông Bé.
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
42
Bảng 3. 9 Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm bậc thang thủy điện Cần Đơn
Các
đặc trưng
Lưu lượng
Q (m3/s)
Tổng lượng
W (106 m3)
Mô đun
M (l/s-km2)
Lớp dòng
chảy Y(mm)
Lượng mưa
X (mm)
Hệ số
dòng chảy(α)
Tháng 1 53 142 16.4 44 11 3.9
Tháng 2 29 78 9.0 24 16 1.5
Tháng 3 16 44 5.1 14 54 0.3
Tháng 4 14 37 4.3 11 125 0.1
Tháng 5 43 114 13.2 35 297 0.1
Tháng 6 126 338 39.2 105 372 0.3
Tháng 7 232 622 72.1 193 380 0.5
Tháng 8 373 999 115.7 310 444 0.7
Tháng 9 424 1137 131.6 352 478 0.7
Tháng 10 386 1033 119.6 320 293 1.1
Tháng 11 181 484 56.0 150 118 1.3
Tháng 12 97 260 30.1 81 35 2.3
Năm 165 5288 51.0 1640 2622 0.63
319 4276 99.0 1326 2264 Mùa lũ
194% 81% 194% 81% 87%
0.59
54 1013 16.7 314 358 Mùa kiệt
33% 19% 33% 19% 13%
0.88
Bảng 3. 10 Đặc trưng dòng chảy TB nhiều năm bậc thang thủy điện Srok Phu Miêng
Các
đặc trưng
Lưu lượng
Q (m3/s)
Tổng lượng
W (106 m3)
Mô đun
M (l/s-km2)
Lớp dòng chảy
Y (mm)
Lượng mưa
X (mm)
Hệ số
dòng chảy(α)
Tháng 1 61 164 16.0 43 11 4.0
Tháng 2 34 90 8.8 24 15 1.6
Tháng 3 19 51 5.0 13 51 0.3
Tháng 4 15 41 4.0 11 120 0.1
Tháng 5 47 125 12.2 33 289 0.1
Tháng 6 139 373 36.5 98 363 0.3
Tháng 7 256 686 67.0 179 371 0.5
Tháng 8 418 1119 109.3 293 438 0.7
Tháng 9 482 1291 126.1 338 470 0.7
Tháng 10 445 1192 116.4 312 288 1.1
Tháng 11 210 562 54.9 147 113 1.3
Tháng 12 113 302 29.5 79 34 2.3
Năm 187 5997 48.8 1569 2560 0.61
362 4850 94.8 1269 2218 Mùa lũ
194% 81% 194% 81% 87%
0.57
61 1147 16.0 300 342 Mùa kiệt
33% 19% 33% 19% 13%
0.88
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
43
Bảng 3. 11 Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm bậc thang thủy điện Phước Hòa
Các
đặc trưng
Lưu lượng
Q (m3/s)
Tổng lượng
W (106 m3)
Mô đun
M (l/s-km2)
Lớp dòng chảy
Y (mm)
Lượng mưa
X (mm)
Hệ số
dòng chảy (α)
Tháng 1 85 227 16.3 44 10 4.4
Tháng 2 46 124 8.9 24 14 1.7
Tháng 3 26 70 5.0 13 49 0.3
Tháng 4 20 53 3.8 10 117 0.1
Tháng 5 51 136 9.8 26 279 0.1
Tháng 6 151 405 29.1 78 356 0.2
Tháng 7 285 762 54.8 147 362 0.4
Tháng 8 463 1239 89.1 239 428 0.6
Tháng 9 588 1574 113.2 303 462 0.7
Tháng 10 603 1616 116.2 311 292 1.1
Tháng 11 313 839 60.3 162 113 1.4
Tháng 12 160 430 30.9 83 33 2.5
Năm 233 7476 44.8 1440 2513 0.57
450 6031 86.7 1161 2179 Mùa lũ
194% 81% 194% 81% 87%
0.53
77 1446 14.9 278 334 Mùa kiệt
33% 19% 33% 19% 13%
0.83
Bảng 3. 12 Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm tại trạm thủy văn Phước Hòa
Các
đặc trưng
Lưu lượng
Q (m3/s)
Tổng lượng
W (106 m3)
Mô đun
M (l/s-km2)
Lớp dòng chảy
Y (mm)
Lượng mưa
X (mm)
Hệ số
dòng chảy (α)
Tháng 1 95 254 16.4 44 10 4.6
Tháng 2 52 139 9.0 24 14 1.8
Tháng 3 29 78 5.1 14 47 0.3
Tháng 4 22 59 3.8 10 115 0.1
Tháng 5 55 147 9.5 25 272 0.1
Tháng 6 160 430 27.8 75 349 0.2
Tháng 7 301 806 52.2 140 355 0.4
Tháng 8 488 1306 84.6 227 419 0.5
Tháng 9 623 1668 108.1 289 451 0.6
Tháng 10 654 1750 113.4 304 290 1.0
Tháng 11 349 935 60.6 162 113 1.4
Tháng 12 180 481 31.2 84 33 2.6
Năm 251 8053 43.5 1397 2467 0.57
483 6466 83.7 1122 2137 Mùa lũ
193% 80% 193% 80% 87%
0.52
85 1588 14.7 275 330 Mùa kiệt
34% 20% 34% 20% 13%
0.84
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
44
Bảng 3. 13 Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm lưu vực sông Bé
Các
đặc trưng
Lưu lượng
Q (m3/s)
Tổng lượng
W (106 m3)
Mô đun
M (l/s-km2)
Lớp dòng chảy
Y (mm)
Lượng mưa
X (mm)
Hệ số
dòng chảy (α)
Tháng 1 123 331 16.1 43 9 4.8
Tháng 2 67 181 8.8 24 13 1.8
Tháng 3 38 102 5.0 13 46 0.3
Tháng 4 29 77 3.8 10 116 0.1
Tháng 5 69 185 9.0 24 267 0.1
Tháng 6 202 542 26.4 71 342 0.2
Tháng 7 377 1009 49.3 132 345 0.4
Tháng 8 608 1630 79.5 213 406 0.5
Tháng 9 792 2122 103.6 277 436 0.6
Tháng 10 849 2274 111.0 297 291 1.0
Tháng 11 452 1211 59.1 158 116 1.4
Tháng 12 234 626 30.5 82 33 2.5
Năm 320 10290 41.8 1345 2420 0.56
616 8247 80.5 1078 2088 Mùa lũ
192% 80% 192% 80% 87%
0.52
109 2043 14.2 267 332 Mùa kiệt
34% 20% 34% 20% 13%
0.80
Lưu lượng dòng chảy trung bình tháng các bậc thang thủy điện lưu vực sông Bé
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12
Q
(m
3/
s)
Cần Đơn Scrok Phu Miêng Phước Hòa TV Phước Hòa Cửa ra Sông Bé
Hình 3. 17 Phân phối dòng chảy năm theo lưu lượng bình quân tháng các bậc thủy điện
lưu vực sông Bé
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
45
3.3.2 Dòng chảy năm
Kết quả tính toán lượng dòng chảy năm trung bình nhiều năm, hay còn gọi là chuẩn
dòng chảy năm, cho thấy các đặc trưng dòng chảy của các bậc thang thủy điện Cần
Đơn, Srok Phu Miêng, Phước Hòa, tại trạm thủy văn Phước Hòa và cửa ra sông Bé
lần lượt như sau: lưu lượng Qo vào khoảng 165, 187, 233, 251 và 320 m3/s; tổng
lượng Wo = 5.288, 5.997, 7.476, 8.053 và 10.290 106 m3; mô đun dòng chảy Mo =
51, 49, 45, 44 và 42 l/s-km2; lớp dòng chảy Yo = 1.640, 1.569, 1.440, 1.397 và
1.345 mm; và hệ số dòng chảy α = 0,63, 0,61, 0,57, 0,57 và 0,56. Theo Atlas tài
nguyên nước Việt Nam thì các giá trị đặc trưng dòng chảy trên cho thấy tài nguyên
nước mặt trong vùng nghiên cứu là dồi dào và cao hơn rất nhiều trung bình cả nước;
và theo các tài liệu nghiên cứu của Viện KHTL Miền Nam[7] các vùng khác trong
lưu vực Đồng Nai thì lưu vực sông Bé là chi lưu có tiềm năng nguồn nước mặt lớn
nhất. Như vậy có thể kết luận rằng tài nguyên nước mặt khu vực nghiên cứu này có
tiềm năng lớn đáp ứng các yêu cầu cho phát triển kinh tế xã hội trong vùng cũng
như bổ sung cho các hộ dùng nước ngoài lưu vực. Theo không gian, xét riêng trong
vùng nghiên cứu này, tiềm năng nguồn nước mặt có xu thế tăng dần từ hạ lưu lên
thượng lưu, nguyên nhân của vấn đề này là do toàn bộ lưu vực nằm trong sườn đón
gió, cao độ địa hình tăng dần từ hạ lưu lên thượng lưu kéo theo lượng mưa có xu thế
tương tự.
Diễn biến lưu lượng dòng chảy trung bình năm bậc thang Cần Đơn
0
50
100
150
200
250
1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005
Thời gian
Lư
u
lư
ợ
ng
(m
3/
s)
Hình 3. 18 Lưu lượng TB năm bậc thang thủy điện Cần Đơn thời kì 1981-2007
Luận văn cao học - chuyên ngành Sử dụng và Bảo vệ Tài nguyên Môi trường
Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài
nguyên nước lưu vực sông Bé”
46
Diễn biến lưu lượng dòng chảy trung bình năm bậc thang Srok Phu Miêng
0
50
100
150
200
250
300
1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005
Thời gian
Lư
u
lư
ợ
ng
(m
3/
s)
Hình 3. 19 Lưu lượng TB năm bậc thủy điện Srok Phu Miêng thời kì 1981-2007
Diễn biến lưu lượng dòng chảy trung bình năm bậc thủy điện Phước Hòa
0
50
100
150
200
250
300
350
1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005
Thời gian
Lư
u
lư
ợ
ng
(m
3/
s)
Hình 3. 20 Lưu lượng TB năm bậc thang thủy điện Phước Hòa thời kì 1981-2007
Dòng chảy hàng năm các bậc thang thủy điệ
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu quả tài nguyên nước lưu vực sông Bé.pdf